淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物——水溶液聚合（一）

時間：2023-03-24 17:30:20來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物——水溶液聚合（一）

[db:作者] / 2022-12-29 00:00

[制備方法]將帶有電動攪拌器、溫度計、氮氣進出口管的四頸玻璃反應瓶置于恒溫水浴中，升至一定溫度，然后加入準確稱量的淀粉和反應介質，通氮氣保護，攪拌1.0h后冷卻至30℃，加入引發劑，反應30min后加人準確稱量的丙烯酰胺單體，反應3.0h。產物用甲醇、丙酮、乙醚洗滌，并用體積比為1：1的N，N-二甲基甲酰胺和冰醋酸混合液抽提除去均聚物，真空干燥至恒定質量。

淀粉能否與丙烯酰胺單體發生反應，除與單體的結構、性質有關外，還取決于淀粉大分子上是否存在活化的自由基。自由基可用物理或化學激發的方法產生。國內外的科研工作者已在這方面做了大量的研究工作。Fanta等和Hofreiter等采用Co60的Y射線輻照來引發淀粉-AM的接枝共聚。但最常用的還是化學引發方法，一般用Ce4+、H2O2/Fe2+、K2S2O8/KHSO3、NH4S2O8/NaHSO3或K2S2O8/Na2S2O3、偶氮二異丁腈、KMnO4等為引發劑，其中Ce4+引發效能高，均聚物含量低。除Ce4+外，Ranby等采用[Mn(H2P2O7)3]3-作引發劑，也取得了很高的引發效果。但是有關引發劑的引發效率的比較以及不同的反應介質與接枝效果的關系這方面的研究工作報道較少，因此筆者就不同引發劑以及不同的反應介質與接枝效果的關系作了詳細的研究，并探討了淀粉與丙烯酰胺的接枝機理。

影響淀粉接枝反應的主要因素有引發劑的種類及濃度、反應時間、反應溫度、單體用量、反應介質等。

(1)引發劑種類

在其他條件相同的情況下，利用8種不同引發劑引發淀粉PAM接枝共聚，試驗結果見表3-33。從表中可看出，Fe2+/CH3(CO)OOH的引發效果最好，單體轉化率可達99.6%，接枝效率為62.3%，接枝量為38.3%，[Mn(H2P2O7)3]3-、Fe2+/H2O2次之，釩酸鈉最差。因此，擬采用Fe2+/CH3(CO)OOH為淀粉-PAM接枝共聚的引發劑。

(2)引發劑濃度

在0.25×10-8~1.0×10-8 mol/L范圍內，接枝效率、單體轉化率和接枝量均隨著引發劑Fe2+/CH3(CO)OOH濃度的增大而增大；當Fe2+/CH3(CO)OOH濃度超過1.0×10-3 mol/L時，接枝效率和接枝量則隨著引發劑濃度的增大而呈遞減趨勢(見圖3-6)，引發劑濃度增大引起接枝效率下降的主要原因可能是由于過量的淀粉游離基加速了鏈終止反應，從而引起接枝效率的下降。因此，引發劑的最佳濃度為1.0×10-3 mol/L。

表3-33 引發劑種類對接枝效果的影響

圖3-6 引發劑濃度對接枝效果的影響

注：淀粉用量10.0g(絕干質量)，丙烯酰胺

用量10.0g，25℃，3.0h。

圖3-7 溫度對接枝效果的影響

注：淀粉用量10.0g(絕干質量)，丙烯酰胺用量10.0g，

引發劑濃度1.0×10-3 mol/L，3.0h。

(3)溫度

圖3-7表明溫度升高有利于提高單體的轉化率，但是隨著溫度的升高，接枝效率呈下降趨勢。這可能是隨著溫度升高，CH3(CO)OOH的分解速度加快，淀粉游離基增多，與此同時能引起鏈終止反應的Fe3+也相應增多，從而有利于丙烯酰胺均聚物的產生，提高單體的轉化率，并引起接枝效率的下降。因此，聚合反應溫度宜控制在20～30℃。

(4)反應時間

接枝效率、單體轉化率和接枝量均隨著反應時間的增加而增大，但當反應3h后，繼續延長反應時間有利于丙烯酰胺均聚物的生成，接枝到單體上的聚合物反而減少，即接枝效率略為降低(如圖3-8所示)，因此接枝反應以3h為宜。

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